CN102588605B - 双向干气密封摩擦副 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双向干气密封摩擦副，在动环或静环上沿周向均匀分布有动压槽，动压槽为由第一梯形槽和第二梯形槽组成的梯形槽组；第一梯形槽和第二梯形槽在动环或静环的径向上相互重叠，第一梯形槽在上游，第二梯形槽在下游；第一梯形槽的第一顶边与动环或静环的密封环外沿重合，并形成高压隔离气体的吸入口；第一梯形槽和第二梯形槽基本上呈等腰梯形，并以第一顶边的中垂线为对称轴。本发明具有可双向旋转的特性，无论顺时针或是逆时针旋转，梯形槽组都能产生动压效应。使密封更具通用性，不受设备旋向束缚。梯形槽组产生的气膜非常稳定，能用于较高压力。特别适合要求稳定的中低压设备。

Description

双向干气密封摩擦副

技术领域

本发明涉及干气密封装置技术领域，具体涉及干气密封装置的摩擦副。

背景技术

螺旋槽形端面密封件常用于旋转轴和壳体之间的非接触式密封。在两个密封面中，其中之一相时于另一密封面转动，由至少一个密封表面上的螺旋槽将压力流体泵送到密封表面之间形成流体膜，在两密封面之间保持空隙。在这种目前常用的螺旋槽形端面密封件中具有环状主密封环，其具有径向延伸的密封面，它相片于环状配合密封环的径向延伸的密封面进行密封。在操作过程中，主密封环或配合密封环随着轴转动，且包括径向密封面，该密封面相对于另一密封环的径向密封面进行密封，所述另一密封坏自身密封地设五在壳体上。在常规的接触式密封件中，相对转动的过程中，两密封面之间的摩擦产生热，引起密封面变形，缩短密封元件的寿命，还会产生其他不希望有的情况。已经发现，在相对转动的径向密封面之间的非常狭窄的空隙或空间可以使非常少量的密封流体泄漏或流到低压一侧，但是发现引导流体穿过相对转动的密封面之间提供了对流冷却效果，它可以防止产生不希望的热量。通过一系列的在一个主密封环或配合密封环或两个密封环的密封面上的螺旋槽即可获得这种间隙，这是因为一个密封环相对于另一密封环转动，如同泵机构一样，迫使流体在密封面之间流动。流体的流动将密封面分开，流体如同润滑剂膜的作用，保持空隙并使得密封面相互相对滑动，在它们之间不产生直接接触。

密封面只能沿一个方面泵送流体，提供在密封面之间形成一定厚度的流体膜。此外，在现有技术中，密封面上螺旋槽的方向呈非对称性，为了在密封面之间形成空隙，旋转的密封面只能朝着一个方向转动。轴朝着相反方向旋转或密封环安装不恰当时，在密封面之间将产生真空而不是空隙。这样，设备在运转过程中将使密封元件严重损坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种能双向旋转的、具有梯形动压槽的干气密封摩擦副，以解决现在普遍使用的螺旋槽形端面密封件的旋转的密封面只能朝着一个方向转动，轴朝着相反方向旋转将会严重损坏的问题。 

为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：提供了一种双向干气密封摩擦副，包括动环和静环，在动环或静环上沿周向均匀分布有动压槽，动压槽与动压槽间形成了密封坝，动压槽、密封坝组成密封带，密封带与密封环内沿之间为密封堰；所述动压槽为梯形槽组，所述梯形槽组由第一梯形槽和第二梯形槽组成；第一梯形槽和第二梯形槽在动环或静环的径向上相互重叠，第一梯形槽在上游，第二梯形槽在下游；第一梯形槽的第一顶边与动环或静环的密封环外沿重合，并形成高压隔离气体的吸入口；第一梯形槽和第二梯形槽基本上呈等腰梯形，并以第一顶边的中垂线为对称轴。

所述第一梯形槽是由第一顶边、第一底边和两条对称的第一侧边构成边界；所述第二梯形槽是由第二顶边、第二底边和两条对称的第二侧边构成边界；所述第一底边和第二顶边重合，将第一梯形槽和第二梯形槽贯通；所述第一顶边比第一底边短，所述第二顶边比第二底边短。

从所述第一顶边的一个端点引出的密封环外沿切线与该端点对应一侧的第一侧边的夹角为42°。

从所述第一顶边的一个端点引出的密封环外沿切线与该端点对应一侧的第二侧边的夹角为42°。

所述第一底边所占圆周方向的夹角为19°。

所述第一底边为一与动环或静环同心的圆弧，第一底边的半径为61.8mm。

所述第二底边所占圆周方向的夹角为21°。

所述第二底边为一与动环或静环同心的圆弧，第二底边的半径为55.5mm。

密封环外沿的半径为 68mm，密封环内沿的半径为44mm；所述第一顶边所占圆周方向的夹角为4.8°。

所述梯形槽组数量为十二个，两相邻对称轴的夹角为30°。

综上所述，本实用型的有益效果是：

1、与通常的螺旋槽只能单向旋转相比，梯形槽组具有可双向旋转的特性，无论顺时针或是逆时针旋转，梯形槽组都能产生动压效应。这便使密封更具通用性，不受设备旋向束缚。

2、梯形槽组产生的气膜非常稳定，能用于较高压力。特别适合要求稳定的中低压设备。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中：

10——密封带

11——密封环外沿

20——密封堰

21——密封环内沿

30——密封坝

40——梯形槽组

41——第一梯形槽

42——第二梯形槽

411——第一顶边

412——第一底边

413、414——第一侧边

421——第二底边

422、423——第二侧边

50——对称轴

a——两相邻对称轴的夹角

b——第二底边所占圆周方向的夹角

c——第一底边所占圆周方向的夹角

d1——从所述第一顶边的一个端点引出的密封环外沿切线与该端点对应一侧的第一侧边的夹角

d2——从所述第一顶边的一个端点引出的密封环外沿切线与该端点对应一侧的第二侧边的夹角

e——第一顶边所占圆周方向的夹角

R1——第二底边的半径

R2——第一底边的半径

R3——密封环外沿的半径

R4——密封环内沿的半径

d1——从第一顶边端点引出的密封环外沿切线与第一侧边的夹角

d2——从第一顶边端点引出的密封环外沿切线与第二侧边的夹角。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明的具体实施方式做详细地描述：

一种双向干气密封摩擦副，包括动环和静环，在动环或静环上沿周向均匀分布有十二个动压槽，动压槽与动压槽间形成了密封坝30，动压槽、密封坝30组成密封带10，密封带10与密封环内沿21之间为密封堰20；所述动压槽为梯形槽组40，所述梯形槽组由第一梯形槽41和第二梯形槽42组成。

第一梯形槽41和第二梯形槽42在动环或静环的径向上相互重叠，第一梯形槽41在上游，第二梯形槽42在下游。所述第一梯形槽41是由第一顶边411、第一底边412和两条对称的第一侧边413、414构成边界；所述第二梯形槽42是由第二顶边、第二底边421和两条对称的第二侧边422、423构成边界。

第一梯形槽41的第一顶边411与动环或静环的密封环外沿11重合，并形成高压隔离气体的吸入口；所述第一底边412和第二顶边重合，将第一梯形槽41和第二梯形槽42贯通；所述第一顶边411比第一底边412短，所述第二顶边比第二底边421短。第一梯形槽41和第二梯形槽42基本上呈等腰梯形，并以第一顶边411的中垂线为对称轴50。两相邻对称轴50的夹角a为30°。

所述第一侧边413、414和第二侧边422、423是直线段。从所述第一顶边411的一个端点引出的密封环外沿切线与该端点对应一侧的第一侧边的夹角d1为42°。从所述第一顶边411的一个端点引出的密封环外沿切线与该端点对应一侧的第二侧边的夹角d2为42°。

所述第一底边412为一与动环或静环同心的圆弧，其半径R2为61.8mm，其所占圆周方向的夹角c为19°。 所述第二底边421为一与动环或静环同心的圆弧，其半径R1为55.5mm，其所占圆周方向的夹角b为21°。 

密封环外沿的半径R3为 68mm，密封环内沿的半径R4为44mm；所述第一顶边411所占圆周方向的夹角e为4.8°。

当设置有梯形槽组40的动环或静环顺时针转动或相对转动时，第一侧边414和第二侧边423将高压隔离气体从吸入口吸入后推动或泵送向下游，第一侧边414和第二侧边423分别配合第一底边412和第二底边421将高压隔离气体压力升高，到密封堰20后形成一定压力，并以形成气膜，将动环和静环分离，以及隔离密封介质。同理，在逆时针转动或相对转动时，则是另一边的第一侧边413和另一边的第二侧边422将高压隔离气体从吸入口吸入后推动或泵送向下游，另一边的第一侧边413和另一边的第二侧边422分别配合第一底边412和第二底边421将高压隔离气体压力升高，到密封堰20后形成一定压力，并以形成气膜，将动环和静环分离，以及隔离密封介质。

综上所述，本实用型的有益效果是：

1、与通常的螺旋槽只能单向旋转相比，梯形槽组具有可双向旋转的特性，无论顺时针或是逆时针旋转，梯形槽组都能产生动压效应。这便使密封更具通用性，不受设备旋向束缚。

2、梯形槽组产生的气膜非常稳定，能用于较高压力。特别适合要求稳定的中低压设备。

需要说明的是，以上尺寸和角度等的值，因为机械加工、材料的因素都会存在一定的合理的公差，因而不可能绝对的等于所本发明所标出的值。

本发明并不限于上述实例。如，其中梯形槽组40并不限于一定为十二个。梯形槽组40并不一定只限于由第一梯形槽41和第二梯形槽42两个梯形槽组成，也可以为一个或两个以上。如在本发明的权利要求书所限定的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种变形或修改均受本专利的保护。

Claims (8)

1.双向干气密封摩擦副，包括动环和静环，在动环或静环上沿周向均匀分布有动压槽，动压槽与动压槽间形成了密封坝（30），动压槽、密封坝（30）组成密封带（10），密封带（10）与密封环内沿（21）之间为密封堰（20）；所述动压槽为梯形槽组（40），所述梯形槽组由第一梯形槽（41）和第二梯形槽（42）组成；第一梯形槽（41）和第二梯形槽（42）在动环或静环的径向上相互重叠，第一梯形槽（41）在上游，第二梯形槽（42）在下游；第一梯形槽（41）的第一顶边（411）与动环或静环的密封环外沿（11）重合，并形成高压隔离气体的吸入口；第一梯形槽（41）和第二梯形槽（42）基本上呈等腰梯形，并以第一顶边（411）的中垂线为对称轴（50）；

所述第一梯形槽（41）是由第一顶边（411）、第一底边（412）和两条对称的第一侧边（413、414）构成边界；所述第二梯形槽（42）是由第二顶边、第二底边（421）和两条对称的第二侧边（422、423）构成边界；所述第一底边（412）和第二顶边重合，将第一梯形槽（41）和第二梯形槽（42）贯通；所述第一顶边（411）比第一底边（412）短，所述第二顶边比第二底边（421）短；

其特征在于：所述第一底边（412）所占圆周方向的夹角（c）为19°。

2.按照权利要求1所述的双向干气密封摩擦副，其特征在于：从所述第一顶边（411）的一个端点引出的密封环外沿切线与该端点对应一侧的第一侧边的夹角（d1）为42°。

3.按照权利要求1所述的双向干气密封摩擦副，其特征在于：从所述第一顶边（411）的一个端点引出的密封环外沿切线与该端点对应一侧的第二侧边的夹角（d2）为42°。

4.按照权利要求1所述的双向干气密封摩擦副，其特征在于：所述第一底边（412）为一与动环或静环同心的圆弧，第一底边的半径（R2）为61.8mm。

5.按照权利要求1所述的双向干气密封摩擦副，其特征在于：所述第二底边（421）所占圆周方向的夹角（b）为21°。

6.按照权利要求1或5所述的双向干气密封摩擦副，其特征在于：所述第二底边（421）为一与动环或静环同心的圆弧，第二底边（421）的半径（R1）为55.5mm。

7.按照权利要求1所述的双向干气密封摩擦副，其特征在于：密封环外沿的半径（R3）为 68mm，密封环内沿的半径（R4）为44mm；所述第一顶边（411）所占圆周方向的夹角（e）为4.8°。

8.按照权利要求1所述的双向干气密封摩擦副，其特征在于：所述梯形槽组（40）数量为十二个，两相邻对称轴（50）的夹角（a）为30°。